Стекло использовали не только в бытовых целях. Мы уже сказали о важности зеркал в оптических приборах, поэтому поговорим об этом в конце главы.

Хотя природа света была плохо изучена до относительно недавнего времени, оптикой интересовались издавна. Закон отражения узнали еще в IV веке до н. э., а во II веке н. э. Птолемей установил, что преломление света подчиняется определенному закону, который точно сформулировали только через 1500 лет. В X веке исламский философ Ибн аль-Хайтам (Альхазен) знал свойства не только линз и плоских зеркал, но и сферических, и параболоидальных зеркал. Это знание перешло на Запад через латинские переводы его работ: учение Альхазена повлияло на Роберта Гроссетеста и его младшего современника Роджера Бэкона. Хотя Бэкон экспериментировал с выпуклыми линзами для коррекции зрения, изобретатель очков неизвестен. Вероятно, очки создали примерно в 1286 году, а в начале XIV века их производство наладили в Венеции. Первые линзы были выпуклыми, поэтому они помогали только страдающим дальнозоркостью. Вогнутые линзы, необходимые для близоруких, появились почти на два столетия позже. Помимо корректировки зрения линзы увеличивали мощность видения приборов. Происхождение телескопа неизвестно. Хотя именно Галилей в 1609 году впервые построил телескоп, нет никаких сомнений, что телескоп – голландское изобретение. Современный сложный микроскоп тоже связан с работами Галилея, но в создании микроскопа его, возможно, опередили другие ученые. Теоретически оптика развивалась быстро, вскоре обнаружили основные причины двух больших дефектов линз. В 1637 году Декарт доказал, что сферическую аберрацию (отказ линз давать прямолинейное изображение) можно устранить, если скомбинировать линзы с параболоидными поверхностями; в 1671 году знаменитые эксперименты Ньютона с призмой открыли причину хроматической аберрации (разложение белого света на составляющие его цветные лучи).

Эти открытия сформировали новые требования к технологии производства стекла. Во-первых, потребовалось удалить все следы непрозрачности из стекла для оптики; во-вторых, с большой тщательностью следовало устранять дефекты и пузыри. Галилей и его ученик Торричелли значительно усовершенствовали технологию комбинирования линз со сферическими поверхностями с помощью ручного шлифования и полирования, но сделать то же самое с параболоидными поверхностями удалось только в XVIII веке. Средство от хроматической аберрации с использованием составных линз из двух типов стекла тоже было найдено только в XVIII веке. Для облегчения работы с оптическими приборами вместо линз применяли зеркала, точно так же отражающие свет всех цветов. Станок для шлифования линз появился в середине XVII века.

Готовить пищу и выпускать изделия для бытовых нужд удобнее металлическими инструментами. История металлообработки напоминает историю развития текстильного производства и гончарного дела с их высокохудожественными достижениями в ранний период. Добыча подземных руд ознаменовала новую важную эпоху эксплуатации окружающей среды человеком. В Книге Иова, написанной в IV веке до н. э., вероятно с мыслями о медных шахтах Арабы и Синая, работа шахтера представлена как превосходный пример технического мастерства.

Металлообработка зародилась задолго до добычи металлов из рудников, ибо некоторые металлы, вроде золота, попадаются в природе в свободном виде. Скорее всего, именно драгоценные металлы впервые привлекли человека своим блеском, поэтому их широко применяли для декоративных целей. Будучи металлом исключительно практическим, железо стало буквально посланием Небес, ибо из метеоритного железа получались отличные инструменты: например, железо из метеорита, упавшего в Гренландии, эскимосы использовали более века. Первоначально медь добывали в свободном состоянии, но ее залежи быстро истощились, и тогда медь начали извлекать из руды.

Переработка руды заключается в двух отдельных процессах: во-первых, металл отделяют от элементов, с которыми он химически соединен; во-вторых, обрабатывают металл для конкретных целей. Металлические руды с точки зрения химии чрезвычайно разнообразны, но в большинстве из них желаемый металл объединен с серой или кислородом. Для отделения металла необходимо подобрать вещество, которое вступит в реакцию с серой, кислородом и другими компонентами руды. Часто для этих целей лучше всего подходит углерод. И коль скоро химическая реакция, как правило, происходит только при высоких температурах, первостепенную роль в экстракции металлов играет печь. В рассматриваемый нами период времени под углеродом неизменно подразумевали древесный уголь, который приводил металлы в свободное состояние и обеспечивал необходимую для реакции температуру. При высокой температуре металл плавился, и его отделяли от тугоплавких примесей, которые превращались в шлак; иногда для ускорения шлакообразования добавляли флюс.

Как такой относительно сложный процесс впервые провел первобытный человек, доподлинно неизвестно, но есть по крайней мере правдоподобное предположение, что первой расплавленной рудой была малахитовая руда – зеленый карбонат меди. Она довольно широко распространена на Ближнем Востоке и по меньшей мере с 5-го тысячелетия до н. э. используется как пигмент, особенно в косметике – для окраски нижнего века. Из малахита легче всего получить медь: если немного руды бросить в яркий дровяной костер, то из нее выплавится шарик меди. Вот из такого случайного наблюдения, вероятно, и возникла тенденция переплавлять малахит и другие медные руды.

Что касается обработки металла, то было два варианта. Первый применялся в древности, когда человек искал чистые металлы, не нуждающиеся в выплавке. Он просто формовал металл при помощи молота и наковальни; в глубокой древности обнаружили, что удары молотом закаляют металл, но при желании его можно снова размягчить, если нагреть. Другой способ обработки – выливание расплавленного металла в форму с приданием ему грубых очертаний, которые позже корректируются молотом. Похоже, в древности предпочитали переплавлять металл для отливки, а не отливать его прямо из печи.

Приведенное описание относится к основным металлам и их сплавам, за исключением железа, которое рассмотрим позднее. Из драгоценных металлов следует начать с золота и серебра. Хотя золото на Ближнем Востоке не обязательно применили раньше меди, оно довольно часто попадалось в виде пригодном для немедленной обработки. В небольших количествах золото находили в древности во многих регионах; например, на Кавказе, где практика фильтрования аллювиальных осадков через шерсть («мытье золота». – Пер.), предположительно, легла в основу легенды о золотом руне. В Египте была своего рода монополия на производство – более ста золотых рудников в Нубийской пустыне и рудники в Восточной пустыне. Серебро стало характерным металлом северо-востока Малой Азии – района поселения хеттов, название столицы которых писалось символом, обозначающим серебро. Серебро и свинец встречались вместе в галените (сульфиде свинца), который преобразовывали в свинцово-серебряный сплав прокаливанием, чтобы избавиться от части серы, а затем нагревали до более высокой температуры, благодаря чему содержание серы снова снижалось и сплав образовывался в нижней части печи; древесноугольное топливо предотвращало повторное окисление. Иногда металлическое серебро лежало в основе прослоек галенита. Свинцово-серебряный сплав расплавлялся в тигле из пористой глины (чаше для купелирования) и обдувался струей воздуха. Свинец окислялся и удалялся, о завершении процесса говорило внезапное появление сияющей «пуговки» серебра. Купелирование, появившееся, вероятно, в 3000–2500 годах до н. э., также применялось для очистки золота. Неочищенное золото смешивалось со свинцом и загружалось в чашу для купелирования, свинец и примеси удалялись за счет окисления от воздушной струи.